1945–наст. время · المعلومات الكمومية, البصريات الكمومية
عالم فيزياء نمساوي، رائد في المعلومات الكمومية والبصريات الكمومية. صمم وأجرى تجارب أساسية في الانتقال الكمومي، وتشابك عدد أكبر من الجسيمات، واختبار متباينات بيل مع إغلاق جميع الثغرات المحلية. حائز على جائزة نوبل للفيزياء عام 2022.
سيرة
وُلد في ريد بالنمسا. حصل على الدكتوراه من جامعة فيينا. أستاذ في جامعة إنسبروك وجامعة فيينا. رئيس الأكاديمية النمساوية للعلوم. قاد المجموعة التي حققت أول انتقال كمومي لبت كمومي مستقل وتوزيع التشابك بين جزر الكناري.
اكتشافات رئيسية
الانتقال الكمومي: نقل الحالة الكمومية دون انتقال المادة.
التشابك بالتبادل: إنشاء تشابك بين جسيمات لم تتفاعل قط.
تفصل فجوة ترددية قدرها خمس مراتب بين الكيوبتات فائقة التوصيل والفوتونات الضوئية. الترجمة المباشرة للكيوبت طريق مسدود هندسي، لكن حيلة معمارية مستوحاة من تبديل الحزم تحول المحولات الضعيفة إلى مولدات تشابك. هكذا يتحول الإنترنت الكمومي من يوتوبيا إلى مخطط: الإي-بتات الموزعة تعد بشبكة بلا حدود.
تغلب العلماء على حاجز التماسك، بتعليم الكواشف التعرّف على تردد الفوتونات. وهذا يسمح بقياس التأخيرات بدقة 10 بيكوثانية، حتى عندما لا تصل الفوتونات في الوقت نفسه. ويبشر هذا الاكتشاف باختراق في القياسات الكمومية.
في المصيدة المرآوية، يربط الضوء خيطين مغناطيسيين نانويين في جسم كمومي واحد. يعمل ضغط الضوء على مزامنة اهتزازاتهما، مما يُحدث تشابكاً لا ينقطع حتى عند درجة حرارة عالية بشكل مدهش — بضعة أجزاء من الألف من الدرجة فوق الصفر المطلق. وهذا أدفأ بمرتبة كاملة مقارنة بالتجارب النموذجية، مما يفتح الطريق أمام أج
تأخر درجة الحرارة عند التسخين ليس مجرد فيزياء، بل هو تجلٍّ للتشابك الكمي الزمني. حيث تؤثر الأحداث في لحظات مختلفة على بعضها البعض، وكأن الماضي والحاضر يتشاركان المعلومات. أثبت الباحثون أنه إذا كان القصور الحراري كبيرًا، فهذا يعني وجود هذا الارتباط غير العادي داخل المادة. يسمح هذا الاكتشاف برصد التأث
تساعد حالة التشابك القياسية المكونة من 120 كيوبت في اختبار الحواسيب الكمومية. استخدم العلماء مخططًا ذكيًا مع 'فك التشابك' المؤقت والتقاط الأخطاء لتجاوز هشاشة الروابط. الدقة المحققة بنسبة 56% هي خطوة مهمة نحو حسابات موثوقة واختبار النظريات الأساسية.
ذرتان مشحونتان محتجزتان في مصائد مفرغة على مسافة 1.2 كم، تتشابكان الآن بسرعة أكبر بنحو خمسة أضعاف بفضل إرسال عشر نبضات ضوئية في وقت واحد - كما لو أن البريد أرسل عشر سيارات بدلاً من واحدة. هذه أول تجربة من نوعها باستخدام المصائد الأيونية، مما يمهد الطريق نحو الإنترنت الكمومي.
يعزز معالج مكون من 98 أيونا العشوائية الضعيفة إلى مستوى شبه مثالي. لا يترك التشابك الكمومي والقياسات فائقة السرعة للمتطفل سوى 30 مللي ثانية — ونصف قطر أمان يبلغ 4500 كم.
أظهر فيزيائيون كيف يمكن لأربعة أشخاص التصويت بشكل مجهول: خياراتهم الشخصية مخفية، لكن النتيجة الإجمالية ظاهرة. تعمل الآلية على فوتونات مترابطة، حيث أي تدخل يدمر السرية. تفتح التجربة بدقة 87% الطريق نحو انتخابات محمية بقوانين الطبيعة.
يشبه الانتقال الكمي إرسال مخطط دقيق، يُعاد بناء نسخة منه في الطرف الآخر. المشكلة أن الضوضاء عادة ما تُشوش الخطوط. أما الآن فقد استخدم الفيزيائيون ضوءًا بخصائص خاصة — كقلم لا يترك بقع حبر. ارتفعت الدقة إلى 97%، مما يفتح الطريق أمام الإنترنت الكمي والاتصالات المحصّنة.
تبادلت ماستان تحملان ذرات كيوبتية حالة كمومية عبر الضوء. وبفضل تصحيح الأخطاء الفوري، تمت العملية دون أي عطل — لأول مرة لهذا النوع من البوابات. وهذا يدفع باتجاه الإنترنت الكمومي: ففي المستقبل، ستتمكن مراكز البيانات في مدن مختلفة من حل مسألة واحدة كما لو كانت حاسوباً واحداً.
جمع العلماء عقدة من ذرة الروبيديوم ومرآة على شكل طبق: تلتقط إشعاع الذرة وتربطه بجسيمات الضوء. دقة التشابك تبلغ 93%، والتصميم البسيط مناسب للإنتاج الواسع. ستشكل هذه الوحدة أساس الشبكات الكمومية.
اكتشف الفيزيائيون أن ضوء الشمس العادي يكفي لحدوث التشابك الكمي. بعد تمريره عبر بلورة، حصلوا على أزواج من ’الجسيمات التوأم‘ التي تشعر ببعضها فورًا. وأكدت القياسات أن الرابط لا يقل عن الروابط التي تنتجها أنظمة الليزر. وهذا يفتح الطريق لتقنيات كمية رخيصة، خصوصًا في الفضاء، مثلًا، قد تتمكن عربة مريخية م
تتتبع تقنية BELS الجديدة تزامن أزواج الفوتونات، لا سطوعها. وهذا يسمح بالتمييز بين الانكسار المزدوج ودوران فاراداي في قياس واحد. ويفتح هذا الأسلوب الطريق نحو تشخيص فائق الحساسية للأجهزة الكمومية.
يمكن للنظام الكمومي أن يعمل كمستشعر فائق الحساسية، لكن حساب حد الدقة الأقصى كان يتطلب في السابق إعادة بناء جميع الخصائص — وهي عملية شاقة. أما الآن فقد أظهر العلماء أن بضعة قياسات بسيطة كافية: حيث تتنبأ خوارزمية التعلم الآلي بالدقة اعتمادًا على العلاقات المتبادلة بين الجسيمات وتوزيع طاقاتها.
وجد الفيزيائيون طريقة لنقل مغناطيس كبير إلى حالة كمومية، حيث يدور في اتجاهي اليمين واليسار في آنٍ واحد. هذا الانقسام يمنح دقة لا تصدق لرصد الحقول المغناطيسية الضعيفة. العقبة الرئيسية هي الاصطدامات مع جزيئات الهواء، لكن الشكل المناسب مع الفراغ يسمحان بالحفاظ على هذه الحالة العجيبة لثوانٍ. كما تقرّب ه
تم إنشاء تشابك كمي مستقل عن طريقة المراقبة: تبقى الرابطة بين الفوتونات متينة مهما اختلفت طريقة تقسيم الضوء. تحقق ذلك بفضل منظومة بصرية متقنة وقياسات دقيقة. تفتح النتيجة الطريق نحو شبكات كمومية فائقة الموثوقية.
تتيح الطريقة للجسيمات أن تطفو في مجال مغناطيسي وتتصرف مثل راقص يتواجد في مكانين في آن واحد. ستساعد هذه التجارب على فهم الحد الفاصل بين العالم الكمي والعالم العادي، وربما اكتشاف المادة المظلمة.